Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

Гібридні орбіталі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24770

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Опишіть, як побудувати гібридні орбіталі

    Гібридні орбіталі - це комбінації атомних орбіталів, які добре поєднуються з 3D-структурами молекул (які вказують в тих же напрямках, що і зв'язки або одинокі пари). Оскільки хімічний зв'язок базується на кулонівських силах між електронами та ядрами, ми очікуємо, що зв'язкові електрони повинні проводити багато свого часу між ядрами. Це те, що робить хімічний зв'язок. Але які орбіталі вони знаходяться, коли вони це роблять? Через спостережуваних форм молекул, здається, що валентні електронні пари кожна займають свою площу, звану доменом. Але позиції цих областей, які ми дізналися в попередньому розділі, не відповідають положенням атомних орбіталей, які ми вивчали раніше. Ми можемо виправити це, склавши комбінації атомних орбіталів, які мають нові форми, звані гібридами.

    Коли корисні гібриди?

    Ми в основному використовуємо гібридні орбіталі для опису зв'язку в органічній хімії, оскільки сполуки, що складаються в основному з C і H. Гібриди, не настільки хороші для молекул, таких як SF 6.

    Побудова гібридних орбіталів

    Ми можемо побудувати гібридні орбіталі, використовуючи хвильові інтерференції. Спочатку давайте подумаємо про таку молекулу, як BeF 2 (в газовій фазі, де це молекула, а не іонне тверде тіло). Прогнозується, що ця молекула буде лінійною, так як ми можемо поставити 4 зв'язку електронів на 2 орбіталі, вказані в правильних напрямках? Ми можемо собі уявити, як взяти орбітальну Be 2s і 2p z орбітальну, і об'єднати їх двома способами, додаючи і віднімаючи. Це дає нам 2 нові орбіталі. (Кожного разу, коли ви поєднуєте орбіталі, ви отримуєте стільки, скільки ви поклали.) Це вперше показано за допомогою «1-D» хвиль, де вісь x - радіус, а вісь y - ψ. Важливо думати про фази орбіталей під час цієї комбінації та подумати про конструктивне та руйнівне втручання.

    Формування sp гібридних орбіталів, проілюстровано приблизними 1-D хвилями, що показують ψ проти радіуса. Мале коло показує положення ядра. Додаємо 2 хвилі зліва, щоб отримати загальну хвилю праворуч.

    Як тільки вам буде зручно з шаблоном змішування хвиль на діаграмі вище, подивіться на 2-D версію.

    Формування sp гібридних орбіталів, проілюстровано приблизними 2-D малюнками атомних орбіталей. Позитивна амплітуда ψ показана чорним кольором, негативна амплітуда ψ показана білим, на сірому тлі. Там, де позитивні і негативні амплітудні хвилі перекриваються, сума наближається до нуля (сірий фон).

    Ви можете бачити, що об'єднавши орбіталь s і p орбіталь на одному атомі, ми отримуємо 2 нові орбіталі, які вказують протилежні напрямки. Ці орбіталі гарні для створення 2 зв'язків в лінійній формі, як у молекули BeF 2. Кожна з великих чорних часточок з утворюють зв'язок з орбітальною або гібридною орбіталлю на F. Таким же чином, ми можемо змішати орбітальні 1s і 2p орбіталі, щоб отримати sp 2 гібриди, або 1 s і 3 p орбіталі, щоб отримати sp 3 гібриди, показані нижче. Ми використовуємо гібриди sp 2 для тригональних плоских молекул, таких як орбіталі BH 3 та sp 3 для чотиригранних форм, як у CH 4.

    Важливі гібриди

    Хоча іноді згадуються інші гібриди, найбільш важливими з них є sp, sp 2 і sp 3. (Гібридні орбіталі, що використовують d орбіталі, як правило, не є хорошим або корисним описом того, що відбувається.) Просто пам'ятайте загальну форму кожного з них, і з якою геометрією молекули вони відповідають.

    Важливі гібридні орбіталі, що показують кількість гібридних орбіталей і кут між ними. (Зліва направо або зверху вниз, sp, sp 2, sp 3.) Позитивна амплітуда ψ синя, негативна амплітуда ψ - рожева. Форми приблизні. Змінено з оригіналів Jfmelero через Wikimedia Commons.

    Автори та атрибуція